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快速掘进在岩巷下山施工中的应用研究

2010-04-01 12

 

The Application of Speedy Drivage in Rock

Tunnel Diphead Construction

 

杨仁树1  郭义先1  黄伟1  张召冉1  矫伟刚1  李树荣1

(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083

2.峰峰矿业集团新三矿,邯郸056000)

 

  要:峰峰矿业集团新三矿东翼皮带机道下山巷道所处地质情况比较复杂,断层严重,极大地制约了新三矿的可持续生产。通过对新三矿现场的调查和客观分析,为了实现下山掘进速度的提高,结合现场实际情况以及出现的问题,提出了改进设备配置、施工组织管理水平以及爆破参数等三方面措施,缩短了凿岩时间,从而可有效缩短施工工序的循环时间,通过改进工程施工中的爆破参数,实现了最佳爆破效果,提高了掘进速度,取得平均每月成巷100多米的效果。

关键词:快速掘进;岩巷下山;设备配置;施工组织;爆破参数

 

l  引言

快速、安全、高效地掘进巷道是煤矿生产的先决条件,对于下山掘进来说,提高掘进单进水平是一个值得研究的课题[1]。下山掘进和平巷掘进相比,具有其独特的复杂性和掘进施工难度。本文在对峰峰新三矿充分调研考察的基础上,针对新三矿下山掘进的工艺、设备、施工组织等现状,提出了下山掘进技术的改进措施,以期达到下山岩巷快速掘进的目的。

 

2  概况

2.1 巷道基本技术特征

该巷道净宽4.2m,净高3.4m,半圆拱断面,锚网喷支护,采用两次喷浆,共喷厚为150mm。螺纹钢锚杆为ф20mmι=2.0m。锚杆分两次布置,第一次按间排距1.0m×1.0m,矩形布置,第二次仍按间排距1.0m ×1.0m,矩形布置,要求第二次打设锚杆交错第一次打设锚杆半排布置,树脂药卷型号CK2835,每根锚杆采用两个药卷进行锚固;钢筋网采用ф6mm钢筋焊接而成,规格为:1100mm×1100mm,搭接长度100mm

2.2 生产现状

目前,国内外岩巷施工广泛采用光爆锚喷法,其施工水平及技术经济指标受多种因素制约。主要包括设备配置、施工组织管理水平以及爆破参数等三方面影响,三者之间相互联系、相互制约。

峰峰矿业集团新三矿东翼皮带机道下山巷道所处地质情况比较复杂,断层严重,导致巷道掘进工作面迎头处积水现象严重,影响迎头打眼放炮工作;由于巷道是13°坡下山掘进,耙矸出矸困难,不能与迎头工作进行平行作业,导致施工效率低;施工技术落后,导致巷道爆破效率不高,成形差等问题,月进尺一般在60m左右,从而极大地制约了新三矿的可持续生产。

 

3  施工控制措施

3.1 设备配置

根据巷道快速掘进施工要求,需8h内完成一个正规掘进循环,本设计选用。7655型气腿式凿岩机,工作面最少同时使用4台,另外备用1台,根据现场人员配备情况拟采用设备见表1

1 所用主要设备

Table l  Major equipments

 

 

 

 

 

 

1

凿岩机

7655

5

一台备用

2

耙装机

ZYP-30

1

 

3

喷浆机

-5

2

一台备用

4

调度绞车

JD-11.4

1

每班一个

5

水泵

 

2

 

6

局部通风机

DSFA-15

1

 

 

3.2 施工工艺与作业方式

巷道施工采用全断面一次掘进法。根据现场条件、设备配制及施工水平,采用“三八”制组织生产,工序安排原则上是能后放的尽量后放,使迎头集中力量掘进,尽可能使工序平行作业,改变现有施工组织及计分方式,实现岩巷快速掘进。

每个队有四个生产班组,三个掘进班,一个复喷组。掘进班采用“三八”工作制,每天完成三个正规循环:当班进行爆破、初喷、打锚杆、扒矸。一个复喷组在耙装机后复喷成巷,每天一个循环,每循环全断面复喷56m。复喷组与掘进中班同时施工,主要负责机后巷道复喷成巷和砌水沟工作。掘进班每班按出勤人数,分为迎头、后勤两大块,迎头负责打眼、初喷、打锚杆,后勤负责出矸、拌料,平行作业但[2]

辅助工序在保证安全生产条件下,尽量平行作业。

3.3 爆破参数设计

确定炮眼深度的一个主要影响因素是爆破后的空顶距,较深眼爆破产生较大的空顶距,对临时支护和永久支护有影响,过大空顶距也是施工安全隐患。炮孔深度主要是根据试验要求、钻眼机具的凿岩能力及工人的操作水平决定的。该方案炮孔深度根据现场施工水平采用1.82.0m,循环进尺预计为1.61.7m[3]

实施2m左右的中深孔爆破时,掏槽方式视岩性、设备配制等而定。循环进度小于2.0m的软、硬岩破碎岩层中掘进可采用三对楔形掏槽,也可采用楔形掏槽,布置两对或三对掏槽眼,中间加12个直眼,掏槽眼眼深比其他炮眼深200mm;循环进度大于2.0m的软、硬岩中选用三角复式分阶分段直眼掏槽。该方案采用双楔形掏槽即三对楔形掏槽眼加两对复式斜眼,如果岩性变硬,可在掏槽眼中间加1个直眼,以提高掏槽效果。掏槽眼眼深比其他炮眼深200mm,同时起爆[4]

辅助眼间距为500mm,均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间,方向基本垂直于工作面,保证爆落下来的岩块均匀,为装岩创造有利的条件。一般周边眼眼口距离巷道周边100mm,岩石愈坚固,靠周边应愈近,周边眼间距不宜过大,一般为400mm,以利于保证巷道断面轮廓,尽量减少刷帮或喷浆量。

总延时不大于130ms,采用正向起爆。每眼至少使用一袋水炮泥,封泥量一定要满足规定要求,掏槽眼最好用炮泥填满封实。

对迎头打眼制定一套技术管理办法。打眼工序要充分利用大断面作业环境,迎头同时布置45部风钻打眼,通过精心调配凿岩机的布置,定人、定钻、定眼位,将迎头的炮眼分为四部分,每个打眼工固定眼位,根据爆破后的效果总结所打炮眼的深度和角度中所存在的问题,以便更好地控制巷道的成形和提高爆破效率[5]。炮眼布置如图1所示。

1 炮眼布置图

Fig.1  Blasthole layout

 

4  加强施工组织管理,实现优质高效岩巷掘进

岩石巷道施工中采用先进的技术和科学的施工组织、管理是加快巷道施工速度的重要条件。组织正规循环作业和多工序平行交叉作业,严格执行一系列行之有效的管理制度,加快巷道施工速度。

劳动组织是根据施工条件和任务的具体要求而定的。组织快速施工时,采用“三班掘进,一班在旁边巷道喷浆的平行作业方式”是提高掘进速度的可行的方法,非常有利于快速施工。为充分利用大断面空间,实现多工序的平行作业,提高掘进速度,应配备足够的施工人员。确定劳动组织(包括组织形式、工种人数)时,应重点考虑各工种工人的工时充分利用问题。

 

5  结论

光爆锚喷法快速掘进工艺,设备配置是最基本的影响因素,科学合理的施工组织是实现快速掘进的前提条件,爆破参数是影响掘进水平的关键性因素。首先,保持生产设备根据实践不断更新;其次,要求生产工艺合理、高效。结合严格正规的施工组织管理,保证循环工艺正常运行,提高了掘进效率,取得了月进尺100多米的效果。

 

参考文献

[1] 宋空军,郝忠太.锚杆支护巷道快速掘进的方法和措施.煤矿支护,[J]2007(2)2427

[2] 潘玉民.控制爆破与快速掘进实践[J].科技信息(科学教研)2007(16)211

[3] 杨永琦.岩巷定向断裂爆破新工艺[J].工程爆破,1995l(1)813

[4] 高尔新,杨仁树.爆破工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999

[5] 杨仁树,郭东明,等.中深孔爆破在海孜煤矿中硬岩巷道掘进中的应用[J].煤炭技术,200726(3)3738